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Engenheiros inventam um estimulador neural movido a energia magnética

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Uma equipe de neuroengenheiros da Rice University criou um pequeno implante cirúrgico capaz de estimular eletricamente o sistema nervoso e o cérebro sem a necessidade de fonte de alimentação com fio ou bateria, de acordo com um estudo publicado recentemente no jornal Neurônio.

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Estimulador neural movido a magnetismo

Gerando energia a partir de energia magnética e mais ou menos do tamanho de um grão de arroz, o estimulador neural é o primeiro estimulador neural magnético capaz de funcionar em sinais de alta frequência - bem como implantes clinicamente aprovados, alimentados por bateria, normalmente usados ​​como tratamento para epilepsia, dor crônica, doença de Parkinson e outras condições, de acordo com uma postagem de blog no site da Universidade Rice.

O ingrediente principal do implante é uma tira fina de material "magnetoelétrico" que converte energia magnética diretamente em voltagem elétrica. Este novo método evita as armadilhas comuns do uso de ondas de rádio, luz, ultrassom e até mesmo bobinas magnéticas - todas propostas antes como possíveis fontes de energia para minúsculos implantes sem fio - que sofrem interferência com tecidos vivos ou mesmo produzem quantidades perigosas de calor dentro do corpo.

Prova de conceito para estimulador neural sem baterias

Para provar a viabilidade da tecnologia magnetoelétrica, os pesquisadores testaram os implantes em roedores que estavam totalmente despertos e livres para perambular por seus espaços fechados.

"Fazer essa demonstração de prova de princípio é realmente importante, porque é um grande salto tecnológico ir de uma demonstração de bancada para algo que pode ser realmente útil para tratar as pessoas", disse Jacob Robinson, autor correspondente do estudo e membro do Rice Neuroengineering Initiative. "Nossos resultados sugerem que o uso de materiais magnetoelétricos para fornecimento de energia sem fio é mais do que uma ideia nova. Esses materiais são excelentes candidatos para bioeletrônica sem fio de nível clínico."

Aplicações futuras de pequenos estimulantes neurais

Pequenos estimulantes do cérebro e do sistema nervoso podem ter aplicações em um amplo espectro de tecnologias futuras. Implantes movidos a bateria são normalmente usados ​​para epilepsia e redução de tremores em pacientes que sofrem de doença de Parkinson, mas uma nova pesquisa mostra que a estimulação neural pode ser uma maneira útil de tratar a depressão, distúrbios obsessivo-compulsivos e mais de um terço dos pacientes que sofrem de doença crônica intratável dor associada à depressão, ansiedade e vício em opiáceos.

Robinson acrescentou que o principal autor do estudo de miniaturização e estudante graduado Amanda Singer é significativo porque abre a porta para a terapia de estimulação neural sem usar energia externa ou fornecida por bateria - e, notavelmente, sem a necessidade de uma grande cirurgia. Os cirurgiões poderiam instalar um dispositivo do tamanho de um grão de arroz em quase qualquer lugar do corpo com um procedimento minimamente invasivo, semelhante ao usado para colocar stents em artérias bloqueadas.

Estudante de graduação resolve problema de energia sem fio

Singer resolveu o problema da energia sem fio colocando camadas de dois materiais diferentes juntos em um único filme. A primeira camada era uma folha magnetostritiva de ferro, silício, carbono e boro - e vibra em um nível molecular quando colocada dentro de um campo magnético. A segunda camada é um cristal piezoelétrico que converte o estresse mecânico diretamente em voltagem elétrica.

"O campo magnético gera estresse no material magnetostritivo", disse Singer. "Não faz com que o material fique visivelmente maior e menor, mas gera ondas acústicas e algumas delas estão em uma frequência de ressonância que cria um modo particular que usamos, chamado de modo ressonante acústico."

Enquanto avanços como o Neuralink de Elon Musk trabalham para aumentar a função cerebral em pacientes com doenças neurológicas crônicas, esta última pesquisa da Rice University nos dá um vislumbre de um futuro onde a neuroengenharia pode estimular um cérebro sem fonte de energia - exceto por um campo magnético próximo.


Assista o vídeo: Homemade magnetic train Physics experiment (Agosto 2022).